獨(dú)輪自平衡機(jī)器人作為一個典型的移動機(jī)器人,與其他輪式機(jī)器人相比,由于與地面只有一個接觸點(diǎn),因此具有運(yùn)動靈活、結(jié)構(gòu)簡單、用途多樣等特點(diǎn)。近年來,由于機(jī)器人技術(shù)的大幅度發(fā)展,獨(dú)輪自平衡機(jī)器人也受到很大的關(guān)注。其中如何建立精確的力學(xué)模型和設(shè)計(jì)性能更為優(yōu)化的控制器更是成為關(guān)注的熱點(diǎn)。本文中重點(diǎn)所要研究的對象是一類有頂部豎直慣性飛輪以及底部行走輪的獨(dú)輪機(jī)器人系統(tǒng)。首先對其建立相應(yīng)的力學(xué)模型,然后在分析系統(tǒng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一系列的控制器對系統(tǒng)的運(yùn)動控制進(jìn)行研究。本文的主要內(nèi)容如下1.對所選課題的背景和意義以及一些典型案例進(jìn)行了闡述。分析了獨(dú)輪自平衡機(jī)器人的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀,介紹了一些常用的引理及線性矩陣不等式(LMI),還有Lyapunov穩(wěn)定性定理和模糊模型。2.針對獨(dú)輪自平衡機(jī)器人系統(tǒng)的平衡控制問題,提出了事件觸發(fā)有限時間控制算法,并給出了觸發(fā)條件。利用事件觸發(fā)機(jī)制可以有效地減少控制器的更新次數(shù),從而減輕控制器的負(fù)擔(dān),進(jìn)而減少能量損耗。接下來設(shè)計(jì)了 Lyapunov函數(shù),利用Lyapunov第二定理證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并證明了系統(tǒng)是全局有限時間穩(wěn)定的。最后利用MATLAB給出仿真結(jié)果...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容和章節(jié)安排
第二章 預(yù)備知識及常用引理
    2.1 本文相關(guān)的引理
    2.2 線性矩陣不等式
    2.3 Lyapunov穩(wěn)定性定理
        2.3.1 Lyapunov意義下的穩(wěn)定性
        2.3.2 Lyapunov穩(wěn)定性定理
    2.4 模糊控制系統(tǒng)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 事件觸發(fā)有限時間控制策略
    3.1 引言
    3.2 建立獨(dú)輪自平衡機(jī)器人系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 建立橫軸方向的數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 建立縱軸方向的數(shù)學(xué)模型
    3.3 事件觸發(fā)有限時間控制策略
    3.4 自平衡獨(dú)輪車系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
    3.5 仿真結(jié)果
    3.6 結(jié)論
第四章 T-S模糊控制策略
    4.1 引言
    4.2 建立系統(tǒng)的T-S模糊模型
        4.2.1 在橫軸方向建立T-S模糊模型
        4.2.2 在縱軸方向建立T-S模糊模型
    4.3 模糊控制器的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析
        4.3.1 并行分布式控制原理
        4.3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    4.4 系統(tǒng)仿真結(jié)果
    4.5 結(jié)論
第五章 基于TS模糊模型的事件觸發(fā)有限時間控制策略
    5.1 引言
    5.2 建立T-S模糊模型
    5.3 設(shè)計(jì)事件觸發(fā)有限時間控制器
    5.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    5.5 仿真結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 本文后續(xù)研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 作者在讀研期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的科研項(xiàng)目
    一、發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    二、參與的科研項(xiàng)目
    三、發(fā)明專利



本文編號：3846872